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測量程序設計是測繪工程專業(yè)的一門必修課程,其目的是讓學生熟練地掌握一門編程語言并且能夠進行測量程序設計。文中針對該課程課堂教學和實驗中存在的問題,提出了部分教學改革建議,分析了教學改革建議的優(yōu)點,希望通過教學改革,提高學生的學習興趣,使教學效果有明顯的改變。
關鍵詞:
測繪工程;測量程序設計;教學改革
測繪工程專業(yè)的畢業(yè)生直接或間接地參與了測量程序的設計工作,此外,從企業(yè)角度來看,也非常需要具有良好的編程能力同時具備完整的測繪理論的專業(yè)人才,學生的就業(yè)前景是非常廣闊的。作為人才的培養(yǎng)基地,高等學校應該保證一定數(shù)量的這類人才的供應。因此,開設測量程序設計課程是必須并且是非常重要的,該課程的培養(yǎng)目標是使得學生能夠精通某一門編程語言,能夠利用編程語言熟練地進行測量算法的設計和程序的編寫。文獻[1-2]對測繪工程專業(yè)的測量程序設計課程教學中的問題進行了分析,提出了許多寶貴的意見和建議,如提高同學們的學習興趣、增強與學生的互動等。此外,還有部分文獻對測繪工程專業(yè)中的其它課程的教學改革提出了建議,對課程建設進行了大膽有益的嘗試[3-8]。本文針對該課程的教學過程中出現(xiàn)的問題,提出了若干教學改革的建議,希望能夠通過教學改革,改變傳統(tǒng)的課堂教學形式和課程考試的評價方式,充分調(diào)動學生的學習興趣,提高教學效果。
1教學現(xiàn)狀和存在的問題
1.1教學現(xiàn)狀
本課程的教學分為理論教學和實踐教學兩部分,其中理論教學以課堂講授理論知識為主,實踐教學以實驗室上機實驗為主。在測繪專業(yè)的教學和學習過程中,關于測量程序設計的文獻資料可以分為三個方面:(1)以C語言為開發(fā)語言,對測量程序進行設計和編寫代碼;(2)以VB語言為開發(fā)語言,利用可視化編程方法進行用戶界面設計和程序編寫;(3)以Matlab語言為開發(fā)語言,進行測量程序設計。C語言是一種開放式編程語言,在大學階段本科生的培養(yǎng)中,主要是以C語言為編程環(huán)境進行程序設計的,因此,利用C語言進行測量程序設計和代碼編寫具有一定的優(yōu)勢。VB語言是建立在可視化編程環(huán)境的基礎上的,在掌握了VB程序設計的基本方法后,就可以將測量程序進行編程實現(xiàn),并且用可視化界面進行良好的人機交互,能夠為使用者提供更好的體驗效果。近年來,有部分高校采用基于Matlab語言的測量程序設計教學。由于Matlab編程語言是針對于矩陣運算進行編寫的,在編程環(huán)境中可以不用預先定義變量的類型和變量,就可以直接對變量進行賦值后使用。對矩陣的各種運算也是使Matlab語言區(qū)別于其它高級編程語言的一個特別之處,此外Matlab編程語言容易學習和應用,只要具備部分的編程知識就可以在較短時間內(nèi)掌握這門編程語言。基于Matlab語言的測量程序設計可以使學生不局限于對矩陣的讀取、矩陣文件的保存和導入、矩陣的運算等比較初級的算法設計,能夠將更多的時間和精力投入到測量程序設計和代碼編寫中。根據(jù)上面的分析,可以看出,隨著時代的發(fā)展和進步,使得我們有更多更好的編程環(huán)境來實現(xiàn)測量程序設計。對比三種編程語言的特點,我們認為選取VB或者Matlab語言作為測量程序設計的編程環(huán)境是合適的。如果條件允許的話,可以為采用C#語言作為編程語言,能夠使同學們在學好測量程序設計方法的同時,更加深入地理解和掌握C#語言的應用和程序設計方法。
1.2存在的問題
存在的問題主要表現(xiàn)為下面的幾個方面:
(1)課堂理論教學模式呆板僵化。由于測量程序設計課程是利用某一種編程語言對已有的經(jīng)典平差算法和近代平差算法進行編程實現(xiàn),所需要講授的理論知識就是編程語言的學習,而在課堂教學中,多數(shù)的學校仍然是教師利用多媒體在講臺上講述編程語言,然后進行演示,讓學生通過記筆記的方法來理解和掌握編程語言。這樣的教學模式仍然沿用了其它課程的教學模式,對于絕大多數(shù)的理論教學來說是非常有效的,但是,在學習一門編程語言時采用這樣的教學手段,效果并不好。通過實踐環(huán)節(jié)可以看出,對于已經(jīng)講解過的編程方法,部分同學自己仍不能完全掌握,甚至不知道該方面的知識點已經(jīng)講解過,有的同學在學習完該課程后仍不能獨立地寫出一個測量程序的代碼,這些現(xiàn)象的出現(xiàn)與課堂理論教學是有密不可分的關系的。
(2)實驗教學和對學生評價的指標問題。實驗教學是讓學生進行一定時間的上機實驗,掌握所學的編程語言,然后結合已有的經(jīng)典測量平差算法和近現(xiàn)代的測量平差理論和算法,進行程序代碼的編寫。每次實驗都有一個確定的實驗目標,但多數(shù)是有始無終,如何對該次實驗的效果和學生是否真正掌握該部分的內(nèi)容進行評價是需要考慮的問題之一,如果某一方面的知識沒有掌握,而下次實驗又要進行其它項目的訓練,積累下來就會形成夾生飯,最終導致學生對該課程內(nèi)容不能掌握,教學效果較差。相應的另一個問題就是如何對該課程進行總體評價,進行理論考試的方法顯然是不能夠反映同學們是否對該課程真正掌握,采用何種方法進行有效地評價教學效果是必須解決的問題。
2關于教學改革的思考
2.1課堂理論教學的改革
課堂教學是傳授理論知識的一個重要教學環(huán)節(jié),但是對于編程語言的教學,如果還是停留在教師在講臺上利用多媒體進行講授而學生記筆記的階段,這樣的教學效果是較差的。可以對該課程的課堂理論教學手段進行改革,摒棄傳統(tǒng)的教學方法,改以在實驗室或機房進行課堂教學,每個同學都能夠有一臺微機可以進行操作,教師利用多媒體在講解編程語言和算法的同時,在微機上進行演示,安排同學們進行同步操作,在講解完一個知識點后讓同學們進行舉一反三地練習。這樣的教學手段的優(yōu)點是非常明顯的,首先,可以讓教師從繁重的幻燈片制作工作中擺脫出來,只是提綱挈領式地對所講授的內(nèi)容進行幻燈片制作即可,從而能夠將更多的精力投入到算法設計和程序代碼的編寫過程中。其次,避免知識遺忘,實時操作練習,可以使學生通過感性認識真正掌握所學知識。任何知識的學習都有一個記憶-遺忘-重復記憶的過程,像編程語言的學習,如果沒有感性的認識而是記住很多的知識點的方法是不可取的,如果能在學習某一個知識點的同時能夠感同身受地接觸到這個知識,這種記憶無疑是最為深刻的。再次,課堂教學氣氛較好,能夠最大程度上提高同學的學習興趣。傳統(tǒng)的課堂教學中通常有部分同學因為感覺理論教學枯燥乏味,學習中毫無興趣可言,從而逐漸放棄了對課程的學習。采用實驗室或機房作為課堂教學環(huán)境,讓每個同學都有動手的機會,就可以讓他們在理解所學知識的同時,自己動手實現(xiàn)一定的功能或算法,從而具有一定的成就感,改變了那種學習枯燥無味的看法,進而自己能夠主動地去學習一些新的知識。最后,這種教學手段的改變可以充分利用教學資源,提高設備的利用率。近年來,各個高校對教學硬件環(huán)境的投入逐漸增加,設備的性能逐步提高,但是,設備的使用率往往偏低。如果將該課程的課堂教學改為在機房進行就可以充分發(fā)揮教學資源的作用,使教學設備以最大的效率為高校的人才培養(yǎng)工作服務。
2.2實驗教學和對學生進行評價的指標的改革
針對實驗教學中實驗效果的評價問題,可以做如下改革:在每次實驗前安排具體的實驗任務和所達到的目標,在實驗課結束后每人提交一份電子的實驗結論和程序代碼,時間允許可以讓同學們逐個進行演示,以考核實驗效果。這種形式的實驗教學評價方法具有下面兩個方面的優(yōu)點:一方面,每次實驗課都要進行評價,可以給同學們施加一定的學習壓力,從而轉化為積極學習的動力。這種優(yōu)點是顯而易見的,每次實驗課后都要進行評價使得同學們必須以認真的態(tài)度對待該課程的學習,如果沒有真正理解所學的編程語言的知識點而使得程序不能夠正確運行,會使教師對該同學的評價降低。另一方面,采用每次實驗課都要進行學習效果評價的方法有助于給出對該課程學生學習效果的最終評價結果。對每次實驗課的評價指標進行記錄,將評價結果納入最終的課程評價中,從而能夠比較客觀真實地反映學生的學習情況和對該課程的掌握情況。在課程結束后的評價階段,除了考慮到每次實驗課的評價之外,還可以安排較為復雜、繁重的綜合編程任務,讓同學按時獨立完成,如水準網(wǎng)算法的圖形用戶界面設計與實現(xiàn)。最后需要提交一份綜合實習報告以及程序原代碼,實習報告內(nèi)容包括實驗目的、算法設計與分析、實際問題的解決等,讓每個同學演示其程序。這種課程評價方法的改革不同于傳統(tǒng)的考試或學術論文的呆板形式,以更加靈活的方式、更加細致的指標來實現(xiàn)對學生掌握知識情況的評價,在給同學們施加學習壓力的同時,能夠真正的讓同學們掌握所學知識,并且能夠給出一個非常客觀實際的評價結果。
3結語
本文中,針對測量程序設計課程教學中出現(xiàn)的問題進行了討論,分析了存在的問題,認為影響該課程教學效果的主要原因有兩個方面,即課堂理論教學的形式、實驗教學和對學生評價的指標問題。課堂理論教學是傳授知識的主要場所,不同的課程應該采用不同的教學場所或教學手段。傳統(tǒng)的課堂理論教學方法適用于數(shù)學類型的課程,需要對公式和定理進行認真仔細的推導和證明。但是,對于編程語言的學習,這樣的教學形式的效果是非常差的,學生在學習過程中會逐漸感到學習枯燥乏味,學習興趣不高,課堂氣氛沉悶。如果改在機房或實驗室內(nèi)進行編程語言的學習,就可以避免上述問題的出現(xiàn),能夠充分調(diào)動每個同學的感官來加深對知識的理解和掌握,通過自己動手來加深對知識的感性認識,算法的順利執(zhí)行可以極大地增強同學的成就感,增強學習的自信心。每次實驗課都進行質(zhì)量評價的方法可以給同學們施加學習的壓力,增強學生學習的主動性和積極性,能夠認真地對待每一次的實驗課。另外,將每次實驗課的評價結果納入最終的評價分數(shù),也增強了評價結果的客觀性和真實性。最終的課程評價中,采用實習報告和編程相結合的方式,可以使同學們在認真總結所學編程語言的基礎上,完成一個較為復雜的測量程序的編寫工作,能夠在最大程度上調(diào)動同學們學習興趣。本文所提出的測量程序教學改革方法也同樣適用于其它的編程語言類課程和軟件教學類課程的學習,如C?、數(shù)據(jù)庫、GIS軟件等。
作者:丁海勇 孫景領 單位:南京信息工程大學地理與遙感學院
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